2019 Fiscal Year Annual Research Report
Development of trace radioactive calcium analysis method by isotope separation using atomic Rydberg levels
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19H02646
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
岩田 圭弘 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 助教 (20568191)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
宮部 昌文 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 福島研究開発部門 福島研究開発拠点 廃炉国際共同研究センター, 研究主幹 (20354863)
長谷川 秀一 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 教授 (90262047)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 放射性カルシウム / リュードベリ準位 / レーザー共鳴イオン化 / 同位体分離 / 偏光制御 / 同位体選択性 / クリアランスレベル / 原子・分子物理 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
原子力発電所の解体時に発生する大量のコンクリート廃棄物を迅速に処理する上で、主成分カルシウム（40Ca）の中性子放射化により生成する長寿命核種のカルシウム41（41Ca, 半減期約10万年）が問題となる。本研究では、クリアランスレベル100 Bq/g 以下の41Caを40Caから分離して高感度かつ簡便に分析することを目的として、①レーザー偏光制御による奇数同位体の分離及び②奇数同位体リュードベリ準位のエネルギーシフトを利用した同位体選択性向上、の2点を組み合わせたレーザー共鳴イオン化による41Ca分析手法を開発する。
2019年度は、波長422.8 nm及び389-392 nmの外部共振器半導体レーザー（ECDL）2本を用いてCa原子を1S0リュードベリ準位に共鳴励起・イオン化する光学系の設計を行った。波長389-392 nmについては、日亜化学から中心波長390-391 nmのレーザーダイオードを購入し、Littrow型のECDLを製作して波長の微調整を行っている。当初計画していたCa+イオン検出及び偶奇分離の観測については、真空チェンバーを兼用している他の実験の都合及び新型コロナウイルスの影響を受けて実験頻度が低下している関係で、2020年度にかけて実施することとした。代わりに、2020年度に計画していたECDL 2本の周波数制御について、ソーラボの走査型ファブリペロー干渉計SA200-3B（350-535 nm, 分解能7.5 MHz）を購入し、透過光信号（フリンジ）を用いた制御系の構築を前倒しで行っている。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
2019年度は3年間の研究計画の初年度であり、レーザー製作及びCa+イオン信号の観測が当初計画していた主な内容である。レーザー製作はほぼ計画通りであるが、Ca+イオン信号の観測については真空チェンバーを兼用している他の実験の都合及び新型コロナウイルスの影響を受けて実験頻度が低下している関係で遅れが生じている。一方で、2020年度に計画していたレーザーの周波数制御を一部前倒しで実施している。以上から、進捗状況についてはやや遅れていると判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
2019年度の進捗状況を考慮し、2020年度は①ECDL 2本の周波数制御、②40Ca+及び43Ca+イオン検出及び偶奇分離の観測、③1S0リュードベリ準位の同位体シフト測定の3点を主に実施する。新型コロナウイルスの影響に依存するが、可能な限り実験スケジュールを確保して安定同位体（40Ca, 43Ca）を用いた偶奇分離の観測を着実に進めていく。
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